光學(xué)反射式分布測量技術(shù)淺析

作者：時(shí)間：2012-11-06 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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3.3 干涉探測技術(shù)[5]

干涉探測在高分辨率、高探測靈敏度的光纖鏈路、光波導及其它光器件的結構檢查中有優(yōu)異的性能表現。

光干涉探測的系統結構如圖5。光干涉探測儀的核心部分是低相干光源和Michelson干涉儀。探測光束分束后分別耦合入待測鏈路和參考鏈路。參考光經(jīng)過(guò)反射鏡返回，如果從待測鏈路事件點(diǎn)返回的反向散射光與參考光光程相等，兩束光干涉產(chǎn)生光強增大，可以從背景信號中識別出干涉信號。通過(guò)步進(jìn)電機控制參考反射鏡移動(dòng)，可以檢測整個(gè)待測鏈路的光學(xué)特征。由時(shí)間延遲或參考反射鏡的位置可以確定事件點(diǎn)到測量輸入端的距離。

干涉探測儀采用低相干光源，相關(guān)時(shí)間很短，參考光只能與相關(guān)長(cháng)度內的反向光發(fā)生干涉，因此干涉探測的理論分辨率由光源的相干長(cháng)度lc決定。光路上兩事件點(diǎn)的光程差是Δl=2n Δ s，（n是器件的折射率，Δs是兩事件點(diǎn)的距離）。當Δl>lc時(shí)，兩個(gè)事件點(diǎn)的反向光相互獨立，與參考光形成可以分辨的干涉條紋（圖6）。當Δl

（8）

λ0是光源中心波長(cháng)，δλ是光源的譜寬。

四、總結

以上介紹了光反射探測的基本原理及實(shí)現方法，著(zhù)重分析了幾種改進(jìn)的探測技術(shù)，討論了反射探測應用于小尺度測量時(shí)最關(guān)注的探測分辨率問(wèn)題。相關(guān)探測利用互補碼調制探測信號，達到抑制噪聲的目的，需要額外的編碼發(fā)生器及信號處理器，其分辨率由光源脈沖寬度及探測動(dòng)態(tài)范圍決定。光頻域探測用頻率變化探測鏈路光學(xué)特征，有較高的分辨率及動(dòng)態(tài)范圍，但對頻率的線(xiàn)性調制有較高要求，頻率線(xiàn)性控制難度大，對測量信號要進(jìn)行Fourier變換計算，其分辨率由頻率變化間隔決定，測量精度可達到毫米精度。干涉探測利用光的干涉特性進(jìn)行測量，有高分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)，結構較為簡(jiǎn)單，需要相干時(shí)間短的穩定光源，理論分辨率由光源相干長(cháng)度決定，實(shí)際還要受移動(dòng)控制機構精度影響，測量精度可達到微米精度。幾種探測技術(shù)的分辨率決定因素不同，在實(shí)現方法上各有特點(diǎn)。

五．參考文獻

1.P. Healey, "Instrumentation Principles for Optical Time Domain Reflectometry", J. Phys.E: scientific Instrum. , vol.19, pp.334-341 ,1986
2.M. Nazarathy, S. A. Newton, R. P. Giffard, D. S. Moberly, F. Sischka, W. R. Trutna and S. Foster, "Real-Time Long Range Complementary Correlation Optical Time Domain Reflectometer", J. Lightwave Tech., vol. 7, no. 1, pp. 23 - 38, 1989
3.M.J.E.Golay, "Complementary series." IRE Trans. Info. Theory, vol.1T-7, p.82, 1961
4.U. Glombitza and E. Brinkmeyer, "Coherent Frequency-Domain Reflectometry for Characterization of Single-Mode Integrated Optical waveguides", J. Lightwave Technol., vol. 11, no. 8, pp. 1377 - 1384, 1993
5.R. Rojko, J. Jasenek, "Low-Coherence Optical Time-Domain Reflectometry and Homogenity of Materials", J. of Electrical Engineering (E?), vol. 48, no. 9, pp. 129 - 132, 1994

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